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luftreifen für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen
Fahrzeugreifen.
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11e Cordmaterial für Fahrzeugreifen wird anstelle von Kunst-seide
jetzt vorwiegend Nylon verwendet. Gebrauchsprüfungen, die
mehrere Jahre
hindurch mit Personen- und Lastkraftwagen mit
Reifen durchgeführt
wurden, in denen Nylon als Cordmaterial
verwendet wurde, führten
zu ganz anderen Formen des Ausfalls
des Reifens als die
Erprobung von Reifen mit Kunstseide oder
Tyrez als Cordmaterial.
Der Ausfall von nylonyeratärkten Reifen
kann auf das Schmelzen
des Nylons zurückgeführt werden. Die prüfungnergebnisse zeigen einwandfrei,
daß dieses Schmelzen den
Nylon-Cordmaterials direkt durch die starken Wärmestauungen
auf der Innenseite den Reifens verursacht wird.
In der vorliegenden
Beschreibung und den Patentansprüchen wird mit dem Ausdruck Nylon eine synthetische
Textilfaser bezeinhnet,. die aus. einem Polyamidharz besteht. Mit Kunstseide werden
synthetische Textilfäden bezeichnet, die aus modifizierter Cellulose bestehen. Der
Begriff Kunstseide umfaßt auch Material mi-t besonders hohem Modul. .
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Das Schmelzen des Nylons bedingt nicht nur hohe Kosten, sondern ist
auch sehr gefährl ioh, weil das Schmelzen nur vom Fachmann entdeckt
werden kann. Das Innere des Reifens nuß genau untersucht
werden, damit man den Beginn des Schmel$vorgeinge$
erkennt.
Gewöhnlich wird das Schmelzen des Nylons erst entdeckt, wenn der
Reifen schon so weit zerstört ist, daß er einfach plat$tj. Dieses Problem ist nicht
leicht zu untersuchen, weil zum Entdecken dieser Erscheinung ein sorgfältig
überwachtes Prüfprogramm mit mehreren hunderten Gebrauchsprüfungen erforderlich
ist.
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Das Problem ist sehr akut und hat schon zu Verlusten an Menschenleben
und Material geführt. Es kann ein Reifen platzen, wenn das
Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit in der Nähe von PuBgä,ngern
fährt. Dieses Platzen kann bei jeder Geschwindigkeit, nach einer beliebig langen
Fahrstrecke und unter fast allen Fahrbedingungen auftreten.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Fahr-. zeugreifens, der die
vorteilhaften Gebrauchseigenschaften besitzt, die auf die Verwendung von Nylon-Cordmaterial
zurüokauführen sind, während das Problem des Schmelzens des Nylons vermieden wird.
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Erfindungsgemäß besitzt e in. Luf treif en für Fahrzeuge eine Karkasse
mit mehreren cordverstärkten Zagen und am Außenumfang der Karkasse einen bodenberührenden
lauffläehenteil, wobei der dem Laufflächenteil benachbarte Teil der cordverstärkten
Zagen Cordfädgr ei g Polyamid besitzt und die übrigen cordverstärkten Lagen Cordfäden
ans Kunstseide besitzen.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnuncen beschrieben. In diesen zeigt Pig. 1 schaubildlich, teilweise geschnitten,
einen Reifen für ein Personenfahrzeug, wobei Teile der Klarheit halber weggebrochen
sind.
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt einen Reifen mit acht Lagen für Lastkraftwagen.
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Ein Reifen mit schrägliegenden Cordfäden hat eine erste oder innere
Zage 1 und ihr benachbarte Zagen 2, 3 und 4. Die vierte Zage ist der I.anffläche
benachbart. Mit 9 ist der Wulstschutzstreifen
(scuf f rib) und
finit 10 die Führungsleiste für die Montage bezeichnet. Die erste und die zweite
Protektoreinlage (braaker strip) sind mit 11 bzw. 12 bezeichnet. Derartige Protektoreinlagen
11 und 12 sind bei Reifen für Personenfahrzeuge nur für besonders schwere Beanspruchung
vorhanden. In dem üblichen Reifen für Personenfahrzeuge werden sie gewöhnlich
nicht verwendet.
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Diese rrotektoreinlagen erhöhen die Bewertung (ply rati ng) eines
Reifens. Die Schulter (buttress) des Reifens ist mit 13 bezeichnet. Die Rippen 15
der Lauffläche sind durch ßaufflächenrillen 14 voneinander getrennt. Durch die Pfeile
17 und 18 ist der Bereich des stärksten Walkens bezeichnet. Der Bereich zwischen
den Pfeilen 17 und 19 stellt den Reifenkörper dar, Bei 21 ist der Yulstdraht und
bei 22 die Innenauskleidung gezeigt.
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In Fi. 2 sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Ein mit schrägliegenden Cordfäden versehener Reifen 23 für Lastkraftwagen besitzt
acht Zagen, die mit 1 bis 8 bezeichnet sind. Mit 1 ist die erste oder innere und
mit 8 die letzte oder äußerste, der Lauffläche benachbarte Lage bezeichnet. In den
Bereichen 24 und 25 wird die hitzebedingte Verfärbung an dem Reifen zuerst sichtbar.
Das
Walken ist am stärksten im Bereich der Reifenschulter. Dieser Bereich des stärksten
Walkens ist in Fig. 1 mit 16-18 und in Fig. 2 mit 249.25 bezeichnet und ist je nach
der Konstruktion des Reifens sehr schmal oder breiter. In einem gut konstruierten
Reifen ist dieser Walkbereich breiter als in einem schlecht konstruierten Reifen.
In dem Walkbereich verfärbt sich der Reifen auf der Innenseite. Das Auftreten des
Verfärbungsstreifens ist von der Intensität der Wärmestauung und der Breite des
Walkstreif ens abhängig. Der Verfärbungsstreif en kann eine Färbung von einem hellen,
rötlichen Braun bis fast zu Schwarz und eine Breite von 13 bis 76 mm haben. In einem
gut konstruierten Reifen können bei fortgeschrittenem Schmelzen des Nylons die beiden
Verfärbungsstreifen.so breit werden, daß sich die beiden Flankenbänder in der Reifenkrone
vereinigen und eine von der einen Flanke zur anderen durchgehende, verfärbte Fläche
bilden, die beispielsweise in Fig. 2 von dem Bereich 24 zum Bereich 25 3#ht. In
einem schlecht konstruierten Reifen können diese Verfärbungsatreif en in Form von
ununterbrochenen, schmalen Streifen vorhanden sein, die anscheinend ein intensiveres
Schmelzen des Nylons anzeigen, das daher zu einem schnelleren Ausfall des Reifens
führt.
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Ein reifen, dessen Verfärbungsstreifen eine zu starke Wärmestauung
anzeigt, befindet sich in einem Zustand der vorgeschrittenen Zerstörung, weil das
Nylon-Cordmaterial eine gewisse cheraische oder physik.lische Verc'.nderung erfahren
hat. Ein derartiger Reifen kann noch eine zeitlang betriebsfähig sein,
platz
aber unweigerlich nach einer gewissen Zeit. vienn die
Verfärbungsstreif en während der Gebrauchsdauer des Reif ens erst spät auftreten,
so daß der Reifen bis zu seiner Besohlung scheinbar unverletzt bleibt, fällt der
Reifen vorzeitig und mit großer Heftigkeit aus.
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Das Schmelzen des Nylons kann auf eine Kombination mehrerer 2aktoren
zurückzuführen sein, die zu einer chemischen oder physikalischen Veränderung der
Zagen führen. Das Nylon-Cordmaterial kann eine chemische oder eine physikalische
Veränderung erfahren. Der im Tauchverfahren hergestellte Überzug, der die Nylonfäden
mit der Gummierung verbindet, kann ebenfalls eine derartige Veränderung erfahren.
Ferner kann die Gummierung im Bereich einzelner Cordfäden eine selektive Alterungshärtung
erfahren. Jede Kombination dieser Faktoren, die zur Zerstörung der lagen führt,
wird als Schmelzen des Nylons bezeichnet. Es ist bekannt, daß das idylon-Cordmaterial
an dem in Laufrichtung vorderen Rand des schrägliegenden Cordmaterials unter manchen
Gebrauchsbedingungen die Hälfte seiner Zugfestigkeit verliert. Diese Erscheinung
kann ebenfalls auf das Schmelzen zurückeuführen sein.
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Der Angriff an dem Walkstreifen beginnt natürlich an der inneren Zage
eines huf treif ens in dem Bereich, der in Fig. 2 mit 24 und 25 bezeichnet ist.
Dieser Vorgang. schreitet durch den Reifen hindurch nach außen zu der der Lauffläche
benachbarten Lage fort. Wenn die Zerstörun# einmal begonnen hat, pflanzt sie sich
mit
zunehmender Geschwindigkeit fort, bis der Innendruck höher ist
als die Außenfestigkeit des Reifens. Dann platzt der Reifen plötzlich und ohne Warnung,
wobei der Reifen längs des Verfärbungsstreifens bzw. Walkstreifens zerreißt. Offenbar
verliert 'das Nylon in der inneren Lage einen großen Teil seiner Festigkeit
und verliert jede weitere Zage etwas weniger Festigkeit, weil die Zerstörung in
dem Reifen von innen nach außen fortschreitet.
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Bei Reifen mit Kunstseiden-Cordmaterial sind die Zerstörungen, die
bei Reifen mit Nylon-Cordmaterial auftreten, nicht vorge-' kommen. Die Erprobung
hat gezeigt, daß die Zugfestigkeit von Kunstseide, wenn sie einwandfrei geschützt
ist, nach einer Fahrstrecke von 160 000 km oder mehr nur wenig herabgesetzt ist.
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Das Schmelzen des Nylons hat bei Lagen mit Kunstseiden-Cordmaterial
keine Entsprechung. Luftreffen mit'Kunstseiden-Cordmaterial werden gewöhnlich von
außen her zerstört, und zwar infolge der Absorption von Feuchtigkeit, während Nylon
anscheinend von der Feuchtigkeit nicht angegriffen wird. Kunstseide absorbiert Feuchtigkeit,
die durch Risse in der Lauffläche- eintritt. Dadurch wird die Zugfestigkeit herabgesetzt.
Die verborgenuleibende, schädliche Wirkung des Schmelzens, der Veränderung des im
Tauchverfahren hergestellten Cordüberzuges und der Alterung der bena-Ghbarten Gummierung
sowie die die Zerstörung anzeigenden Verfärbungsstreifen sind bei Verwenduxi$ von
Kunstseide im Gegensatz zu Nylon nicht festgestellt worden.
Es ist
also Nylon feuchtigkeitsbeständig und Kunstseide walkbeständig. 1n dem erfindungsgemäßen
Reifen wird daher in den inneren Zagen Kunstseide und in den äußeren Zagen lyylon
als Cordmaterial verwendet. :Ein derartiger Reifen ist den keifen, die in allen
Zagen entweder Nylon oder Kunstseide als Verstärkungsmaterial verwenden, weit überlegen.
Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Reifens bestehen darin, daß die hitzebeständigen,
kunstseideverstärkten Zagen durch die äußeren, nylonverstärkten Zagen vor der Einwirkung
der Feuchtigkeit geschützt sind und das. feuchtigkeits- und stoßbeständige Nylon
entfernt von den inneren Zagen angeordnet ist, i n denen das Schmelzen auftreten
könnte. In dem vorstehend beschriebenen Reifen mit schrägliebenden ;;ordfäden und
in allen anderen Reifen mit schrägliegenden Cordfäden liegen die Cordfäden in einander
benachbarten Zagen quer zueinander. Beispielsweise liegen in Fig. 1 die Cordfäden
in den einander benachbarten Zagen 1 und 2 quer zueinander. In einem einwandfrei
konstruierten Reifen sollen daher die einander benachbarten Zagen mit einander entgegengesetzt
schrägliegenden Cordfäden aus dem gleichen Material bestehen, damit die in den Lagen
auf beiden Seiten des vollständigen Reifens vorhandenen Spannungen ausgeglichen
sind. Daher besteht in dem erfindungsgemäßen Reifen mit vier Zagen, für Personen-
oder Lastkraftwagen, in Gien beiden einander benachbarten äußeren Zagen 3 und 4
das Cordmaterial aus einem Polyamid und bestehen in den beiden einander benachbarten
inneren Zagen die einander entgegengesetzt schrägliegenden Cordfäden aus-Kunstseide.
In dem Bereicu, in dem das schmelzen be-
Binnen würde, wird das
Nylon daher durch Kunstseide ersetzt. Die nylonverstärkten Zagen 3 und 4 befinden
sich in einem :Bereich, in dem sie den dort auftretenden Temperaturen gewachsen
sind. Gleichzeitig verhindern sle einen Zutritt von Feuchtigkeit zu der Kunstseide
und schützen sie die Kunstseide vor starken Schlagbeanspruchungen. Das Cordmaterial
für die einzelnen Reifenlagen ist daher so angeordnet, daß die Vorteile jedes Materials
ausgenutzt und die Nachteile auf ein Minimum herabgesetzt sind. Das Nylon schützt
die Kunstseide vor Feuchtigkeit und Stoßbelastungen, und die Kunstseide "befindet
sich in einem Bereich, in dem Nylon schmelzen würde.
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in einem Beispiel eines heifens für Lastkraftwagen, der ebenso wie
der in Fig. 1 gezeigte vier Lagen hat, ,bestehen die Zagen 1 und 2 aus Kunstseide
und die Lagen 3 .und 4 aus einem Polyamid Die Verwendung einer Protektoreinlage
11 oder 12 aus Polyamid ist von der Gesamtbewertung abhängig, die für den keifen
gefotdert wird. Leifen für hastkraftwaöen mit vier Zagen sind gebräuchlich.
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Die Cordfäden der einander benachbarten Verstärkungslagen schließen
gewöhnlich einen großen Winkel miteinander ein, der von derselben ,`-rößenordnung
ist .wie der Winkel zwischen den sahrägliegenden Cordfäden des neilenkörpers. Je
nach der Konstruktion des übrigen Teils der Reifenkarkasse kann ein Winkel von etwa
20-55o zweckmäßig sein. Bei einem kleinen Winkel von weniger als 10o in der Protektoreinlage
erhält man eine ähnliche Wirkung wie bei Protektoreinla,--en (belt plies) eines
radialen Reifens.
Bei größeren Reifenßir Lastkraftwagen mit zehn
oder mehr Zagen sind die nylon- und kunatseideverstärkten Lagen ähnlich verteilt
wie in dem in Fig. 1 gezeigten Reifen mit vier Zagen. Beispielsweise zeigt
Fig. 2 einen Reifen für Lastkraftwagen mit acht tagen. Da die Cordfäden in einander
benachbarten Lagen einander entgegengesetzt schräglie gen, sind vier L altenpaare
vorhanden, die entweder mit Kunstseide oder mit Nylon verstärkt sind. Die beiden
ersten lagenpaare, d.h. die äußeren Zagen 5, 6, 7 und ß, können nylonverstärkt und
die beiden inneren L altenpaare bzw. die lagen 1, 2, 3 und 4. können mit Kunstseide
verstärkt nein. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die äußeren lagen
7 und 8 mit Nylon und die lagen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 mit Kunstseide verstärkt sein.
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Es versteht sich, daß die Eigenschaften eines neifens mit mehreren
Lagen von dem Verhältnis der nichtwachsenden, kunstseideverstärkten, inneren lagen
zu den feuchtigkeits- und schlagbeständigen Lagen abhängen, die als äußere lagen
und gegebenenfalls als Protektoreinlagen verwendet werden. Dieses Verhältnis muß
so gewählt werden, daB das Schmelzen des Nylons verhindert wird, vorzugsweise eine
kleine bleibende Verformung und ferner eine hohe Gesamtbewertung erhalten
wird. Man kann daher einen Reifen mit mindestens vier bis zu vierzehn lagen und
mit oder ohne Protektoreinlagen herstellen, dessen 2estigkeit jeder gewünschten
Lagenzahl entsprioht. In manchen Reifen für Flugzeuge kann eine noch höhere Anzahl
von Zagen verwendet werden.
Vorstehend wurde ein Reifen mit verbesserten
Eigenschaften beschrieben, der die Vorteile des Nylons als Cordmaterial besitzt,
die mit dem Schmelzen des Nylons verbundenen Gefahren jedoch vermeidet.